Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungstilger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Drehschwingungstilger dieser Gattung ist aus der DE 35 34 519 C2 bekannt. Er hat einen ringförmigen Tragkörper mit einem radial nach innen ragenden Flansch zur Befestigung an einer Welle, deren Drehschwingungungen gedämpft werden sollen, und mit einer zylindrischen äußeren Mantelfläche. Rings um diese, und gleichachsig mit ihr, ist ein Schwungring mit einer inneren Mantelfläche angeordnet. Tragkörper und Schwungring sind durch mehrere Segmente aus Gummi miteinander verbunden, die in gleichmäßigen Umfangsabständen zwischen den beiden Mantelflächen angeordnet und an diese anvulkanisiert sind. Die Segmente sind in radialer und in Umfangsrichtung elastisch nachgiebig. Um Radialauslenkungen des Schwungrings, die Unwuchten erzeugen wurden, zu vermeiden, und um Radialschwingungen gezielt beeinflussen zu können, sind in von den Segmenten freigelassenen Zwischenräumen zwischen den beiden Mantelflächen formstabile, platten- oder quaderförmige Gleitkörper, beispielsweise aus PTFE, angeordnet, die in einer Ausführungsform in je eine an die äußere Mantelfläche des Tragkörpers anvulkanisierte Halterung aus Gummi axial eingeschoben sind und sich an der inneren Mantelfläche des Schwungrings gleitend abstützen. Die Gleitkörper können je einen radialen Vorsprung aufweisen, der sich in eine entsprechende Vertiefung der zugehörigen Halterung erstreckt und verhindert, daß der Gleitkörper axial aus seiner Halterung herausrutscht. Durch diese Abschnitte unterschiedlicher radialer Dicke sind die Gleitkörper gegenüber dem Tragkörper formschlüssig und zugleich elastisch fixiert. Die Halterungen bilden zwischen den Gleitkörpern und dem Tragkörper eine verhältnismäßig dünne Gummischicht, deren Dicke nicht mehr als 5% des radialen Abstandes zwischen Tragkörper und Schwungring betragen soll. Die Gleitkörper können so bemessen sein, daß bei ihrem axialen Einpressen in die zugehörige Halterung eine radiale Vorspannung entsteht. Bei gegebener Bemessung der Gleitkörper und der sie aufnehmenden Halterungen aus Gummi ist die radiale Vorspannung abhängig von der radialen Dicke der zwischen Gleitkörper und Tragkörper angeordneten Gummischicht, die - wie alle Gummiteile - beim Vulkanisieren um einen von der Gummimischung und anderen Faktoren abhängigen Prozentsatz schwindet, so daß es schwierig ist, eine als wünschenswert erkannte Größe der radialen Vorspannung einzuhalten. Eine zu hohe radiale Vorspannung hat zur Folge, daß an den Gleitflächen der Gleitkörper erhöhter Verschleiß auftritt, daß eine gewünschte Torsionseigenfrequenz des Drehschwingungstilgers nicht genau genug eingehalten werden kann und daß das akustische Verhalten des Drehschwingungstilgers schlecht ist. Bei geringer radialer Vorspannung lassen sich diese Nachteile zwar vermindern, doch kann dann am Schwungring des bekannten Drehschwingungstilgers eine unzulässige Unwucht auftreten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Drehschwingungstilger, bei dem Gleitkörper in gummielastischen Halterungen zwischen einem Tragkörper und einem Schwungring angeordnet sind, derart weiterzubilden, daß die Vorteile einer Abstützung mit hoher Radialsteifigkeit und diejenigen einer Abstützung mit geringer Radialsteifigkeit miteinander kombiniert werden.
Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung und Anordnung der Gleitkörper wird eine zweistufige radiale Abstützung des Schwungringes am Tragkörper erzielt. Die erste Stufe bietet den Vorteil, daß im gesamten torsionalen Wirkbereich des Tilgers durch die geringe Radialkraft eine geringe Normalkraft auf die Gleitflächen wirkt und somit die Reibung sehr gering gehalten werden kann. Dadurch tritt nahezu kein Verschleiß an den Gleitflächen auf und die torsionale Eigenfrequenz ist sehr stabil. Außerdem ist das akustische Verhalten bei Radialschwingungen sehr gut, ebenso die Möglichkeit, den Tilger genau definiert auf eine Radialeigenfrequenz einzustellen. Die zweite Stufe, die nach Überwindung des radialen Zwischenraumes zum Einsatz kommt, erhöht die Radialsteifigkeit der Gesamtabstützung, um ein Auswandern des Schwungringes bei höheren Drehzahlen, und somit eine Umwuchterhöhung, zu unterbinden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
Der in Fig. 1 bis 5 dargestellte Drehschwingungstilger hat einen aus Stahlblech gepreßten Tragkörper 10 mit einer äußeren Mantelfläche 12, die drei um 120° in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte Einbuchtungen 14 aufweist und im übrigen kreiszylindrisch ist. Zum Tragkörper 10 gehören ferner drei radial nach innen ragende Flanschabschnitte 16 mit je einem Loch 18 zur Befestigung an einer Welle, deren Torsionsschwingungen gedämpft werden sollen.
Rings um den Tragkörper 10 ist ein Schwungring 20 aus Stahl angeordnet, der eine kreiszylindrische innere Mantelfläche 22 aufweist und durch sechs elastische Segmente 24 mit dem Tragkörper 10 verbunden ist. Die Segmente 24 bestehen aus Gummi und sind an die beiden Mantelflächen 12 und 22 anvulkanisiert. An die äußere Mantelfläche 12 des Tragkörpers 10 sind ferner drei um 120° gegeneinander versetzte radiale Vorsprünge 26 aus Gummi anvulkanisiert, die gegenüber der inneren Mantelfläche 22 des Schwungrings 20 radiales Spiel haben und mit Spiel in Umfangsrichtung zwischen je zwei an die innere Mantelfläche 22 anvulkanisierten Anschlägen 28 aus Gummi angeordnet sind. Die radialen Vorsprünge 26 und Anschläge 28 begrenzen die Amplitude von Drehschwingungen, die der Schwungring 20 gegenüber dem Tragkörper 10 unter Verformung der Segmente 24 ausführen kann.
An eine der beiden Mantelflächen 12 und 22, im dargestellen Beispiel an die äußere Mantelfläche 12, des Tragkörpers 10 sind ferner drei ebenfalls aus Gummi bestehende Halterungen 30 anvulkanisiert, die in der Mitte zwischen je zwei radialen Vorsprüngen 26 angeordnet sind. Jede der Halterungen 30 hat einen in radialer Richtung dicken Abschnitt 32, der gemäß Fig. 1 und 3 ein schwalbenschwanzförmiges Mittelstück ist. Der dicke Abschnitt 32 hat eine gleichachsig mit der Mantelfläche 22 des Schwungrings 20 gewölbte äußere Mantelfläche, die stirnseitig durch radial nach außen ragende Vorsprünge 33 begrenzt ist und in ihrer Mitte mindestens einen Schmiermittelraum aufweist; dargestellt ist ein halbkugelförmiger Schmiermittelraum 34. Ferner gehören zu jeder Halterung 30 zwei hakenförmige Widerlager 36. Zwischen dem dicken Abschnitt 32 und jedem der beiden Widerlager 36 hat jede Halterung 30 einen in radialer Richtung verhältnismäßig dünnen Abschnitt 37, der eine radial nach außen offene T-förmige Nut 38 gegen den Tragkörper 10 isoliert.
In jede der Halterungen 30 ist ein Gleitkörper 40 aus einem hartelastischen Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, beispielsweise PTFE, axial eingeschoben. Jeder der Gleitkörper 40 hat die Form einer Brücke mit einem Abschnitt 42 geringer radialer Dicke in Form eines Brückenbogens und zwei an dessen Enden angeordneten Abschnitten 44 größerer radialer Dicke in Form je einer Brückenstütze. Der Brückenbogen liegt radial innen spielfrei auf dem dicken Abschnitt 32 der Halterung 30 auf. Die radial äußere Seite des Brückenbogens bildet eine im dargestellten Beispiel radial nach außen gewölbte Gleitfläche 42'. Die Brückenstützen haben je ein gemäß Fig. 1, 3 und 4 asymmetrisches Schwalbenschwanzprofil mit einer Fußfläche 44', die sich im wesentlichen parallel zur benachbarten Einbuchtung 14 des Tragkörpers erstreckt. Zwischen der Fußfläche 44' und dem radial innerhalb von ihr angeordneten dünnen Abschnitt 37 der zugehörigen Halterung 30 ist gemäß Fig. 3 ein schmaler, in Umfangsrichtung langgestreckter radialer Zwischenraum 45 freigelassen, der sich nur dann schließt, wenn im Betrieb Radialkräfte, die eine vorgegebene Grenze überschreiten, über den Gleitkörper 40 vom Tragkörper 10 auf den Schwungring 20 übertragen werden.
Der als Brückenbogen gestaltete Abschnitt 42 weist in seiner Mitte einen radialen Schmiermittelkanal 46 auf, der den vom Brückenbogen überdecketen Schmiermittelraum 34 mit der Gleitfläche 42' verbindet, mit welcher der Gleitkörper 40 sich unter leichter radialer Vorspannung an der inneren Mantelfläche 22 des Schwungrings 20 abstützt. An den Schmiermittelkanal 46 können sich Schmiermittelnuten anschließen, über die ein im Schmiermittelraum 34 bereitgehaltenes Schmiermittel die gesamte Gleitfläche 42' erreicht. Die Vorsprünge 33 verhindern, daß Schmiermittel an den Stirnseiten des dicken Abschnitts 32 austritt.
Die als Brückenstützen gestalteten Abschnitte 44 sind in je einer der T-förmigen Nuten 38 formschlüssig gehalten. Für den Fall, daß die radialen Vorsprünge 33 nicht ausreichen, um den Gleitkörper 40 in axialer Richtung zu sichern, kann, wie dargestellt, vom Fuß jeder der Brückenstützen ein seitlicher Vorsprung 48 in Umfangsrichtung derart nach außen ragen, daß er sich in einen Fußbereich des zugehörigen Widerlagers 36 eindrückt. Jeder der Füße 48 kann gemäß Fig. 5 eine Aussparung 49 aufweisen, in die ein komplementärer Vorsprung des zugehörigen Widerlagers 36 eingreift, so daß sich eine besonders zuverlässige Sicherung des Gleitkörpers 40 gegen unbeabsichtigte Verschiebung in axialer Richtung ergibt.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 6 bis 9 unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 5 dargestellten dadurch, daß der als Brückenbogen gestaltete Abschnitt 42 jedes Gleitkörpers 40 in seiner Mitte eine Schwachstelle aufweist, die ein Gelenk 50 mit einer zur zentralen Achse des Drehschwingungstilgers parallelen Gelenkachse B bildet. Die Gleitfläche 42' des Gleitkörpers 40 hat im Bereich dieses Gelenks 50 normalerweise einen kleineren Krümmungsradius als die innere Mantelfläche 22 des Schwungrings 20. Infolgedessen bleibt zwischen den in Umfangsrichtung äußeren, im Bereich je eines der als Brückenstützen gestalteten Abschnitte 44 angeordneten Enden der Gleitfläche 42' und der inneren Mantelfläche 22 des Schwungrings 20 normalerweise ein schmaler Zwischenraum 45 frei, der sich nur dann schließt, wenn im Betrieb Radialkräfte oberhalb einer vorgegebenen Grenze auftreten. Die Fußflächen 44' der Brückenstützen stehen hingegen bei dem in Fig. 6 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel in jedem Betriebszustand spielfrei auf dem zugehörigen, in radialer Richtung dünnen Abschnitt 37 der Halterung 30.
Die beiden in Fig. 1 bis 5 einerseits und in Fig. 6 bis 9 andererseits dargestellten Ausführungsformen können miteinander so kombiniert werden, daß radiale Zwischenräume 45 an den Enden der Gleitfläche 42' und an den beiden Fußflächen 44' jedes Gleitkörpers 40 freigelassen werden. In diesem Fall tritt ein Zustand, bei dem sämtliche Zwischenräume 45 überwunden sind, erst dann ein, wenn der dicke Abschnitt 32 der Halterung 30 entsprechend stärker als bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen radial zusammengedrückt worden ist. Jeder der dargestellten brückenförmigen Gleitkörper 40 kann in zwei L-förmige Gleitkörper unterteilt sein, die zueinander symmetrisch angeordnet sein können.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 5 dargestellten darin, daß der Gleitkörper 40 im Querschnitt T-förmig ist und somit nur einen in radialer Richtung dicken Abschnitt 44 in Form einer Stütze aufweist, die den dicken Abschnitt 32 der zugehörigen Halterung 30 in zwei gleiche Hälften unterteilt.